CN110454183A - 一种用于暗挖隧道的挖土工具及其挖土方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于暗挖隧道的挖土工具及其挖土方法，属于隧道施工技术领域，其具体包括底梁，在底梁的两侧分别设置有弧形支架，弧形支架与隧道的掌子面平行，两个弧形支架上设置有可沿弧形支架作弧形轨迹传动的传动机构，传动机构上连接有深度钻孔机构，深度钻孔机构的钻头正对隧道的掌子面并在传动机构的驱动下沿着弧形支架的弧形轨迹移动，钻成弧形的槽洞。利用本发明的挖土工具可以大大加快施工的进度，缩短施工周期，减少了人力物力的耗费。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种用于暗挖隧道的挖土工具及其挖土方法。
背景技术
在隧道施工时，为了不影响城市地面交通运行或者对一些特别需要埋深的结构会采用暗挖法，暗挖法是在特定地质条件下，不挖开地面，采用在地下挖洞的方式进行修筑衬砌结构的一种隧道施工方法。
目前，在铁路、公路、地铁、钻山等隧道工程施工作业中，暗挖法是比较常用的一种隧道挖掘方法，但是暗挖法采用的都是小型机械施工，基本挖掘进度是一天一米，很多情况下，小型机械还无法施工，需要人工进行挖掘，这样不仅施工效率低，延长了施工周期，而且还需要耗费大量的人力物力，同时，在人工进行挖掘时，还增加了施工人员的安全风险。
一般的隧道都是弧形的，但是现有的挖土设备只能进行横向挖取，不能直接挖出弧形的隧道结构，目前大都是先利用挖土设备挖掘出隧道的大体样子，然后再借助人工修葺出隧道的弧形结构，这样进一步耗费了人力物力和延长了施工周期。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提出了一种用于暗挖隧道的挖土工具及其挖土方法，可以很好地解决隧道施工中人力物力耗费大、施工周期长的问题，同时还可直接钻挖出隧道的弧形结构，不需要人工后续再进行修葺。其技术方案如下：
一种用于暗挖隧道的挖土工具，包括底梁，所述底梁的两侧分别设置弧形支架，所述弧形支架与隧道的掌子面平行，两个弧形支架上设置有可沿弧形支架作弧形轨迹传动的深度钻孔机构，深度钻孔机构在通过与弧形支架连接的传动机构的驱动下沿着弧形支架作弧形轨迹移动，钻出弧形槽洞。
进一步限定，所述传动机构包括减速机、连接轴、传动链轮、从动导向链轮及链条，所述减速机的输出端通过连接轴与传动链轮连接并驱动传动链轮转动，所述传动链轮分别设置在连接轴的两端；所述传动链轮与环绕在弧形支架上的链条啮合，所述链条的转向点处设置有从动导向链轮，所述从动导向链轮通过链条与传动链轮连接。
进一步限定，所述弧形支架为拱形且在弧形支架上设有链条槽，所述链条嵌入链条槽内。
进一步限定，所述深度钻孔机构包括连接底架、轴向伸缩驱动单元及钻挖单元，所述连接底架与链条连接并通过链条的带动沿着弧形支架作弧形轨迹移动，所述轴向伸缩驱动单元的输出端与钻挖单元连接，且轴向伸缩驱动单元与钻挖单元固定在连接底架上。
进一步限定，所述轴向伸缩驱动单元包括轴向动力源、伸缩轴及连接块，所述轴向动力源通过伸缩轴与连接块连接，所述连接块上开设有轴孔。
进一步限定，所述轴向伸缩驱动单元还包括滑动轨道，所述滑动轨道通过连接块上的轴孔与连接块连接。
进一步限定，所述钻挖单元包括钻挖动力源和钻头，所述钻挖动力源固定在连接块上，所述钻头设置在钻挖动力源的动力输出端并通过钻挖动力源的驱动进行挖土作业。
一种利用上述用于暗挖隧道的挖土工具实现暗挖隧道的挖土方法，包括以下步骤：
1)将底梁移动至隧道的掌子面附近使弧形支架与掌子面平行，深度钻孔机构的钻头正对掌子面；
2)传动机构工作，深度钻孔机构沿着弧形支架的弧形轨道移动；
3)深度钻孔机构工作，通过深度钻孔机构的轴向行进调整钻头的钻进深度，再利用钻头转动钻土取土；
4)重复步骤2)和步骤3)，深度钻孔机构钻土取土的同时由传动机构驱动沿着弧形支架(1)的弧形轨道移动，进而钻成与弧形支架弧形轨迹一致的弧形槽洞；
5)弧形槽洞内的土体再通过人工或者机械挖掘的方式采挖取出，完成隧道的暗挖。
进一步限定，所述步骤2)具体为减速机通过传动轴带动传动链轮转动，传动链轮带动链条和从动导向链轮转动，链条进而通过连接底架带动轴向伸缩驱动单元和钻挖单元沿着弧形支架的弧形轨道移动。
进一步限定，所述步骤3)具体为轴向伸缩驱动单元通过控制连接块在滑动轨道上滑动，进而钻挖单元上钻头在掌子面上进行钻进，完成挖土取土。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的挖土工具在底梁的两侧设置有弧形支架，弧形支架为拱形且在弧形支架上开设有链条槽，弧形支架与隧道的掌子面平行，在弧形支架上设置有可沿弧形支架作弧形轨迹传动的传动机构和深度钻孔机构，传动机构与深度钻孔机构连接；传动机构包括减速机、连接轴、传动链轮、从动导向链轮及链条，减速机通过连接轴与传动链轮连接，链条嵌在链条槽内且与设置在连接轴的两端传动链轮啮合，在链条的转向点处设置有从动导向链轮，从动导向链轮通过与链条啮合进而被传动链轮驱动；深度钻孔机构包括连接底架、轴向伸缩驱动单元及钻挖单元，连接底架与链条固定连接并通过链条的带动沿着弧形支架作弧形轨迹移动，轴向伸缩驱动单元的输出端与钻挖单元连接；在轴向伸缩驱动单元上设置有轴向动力源、滑动轨道、伸缩轴及连接块，轴向动力源的输出端通过伸缩轴与连接块连接，在连接块上设置有轴孔，滑动轨道通过轴孔与连接块连接；钻挖单元包括钻挖动力源和钻头，钻挖动力源与连接块连接且钻挖动力源的输出端连接有钻头，钻头在钻挖动力源的驱动下进行挖土取土。这样，通过传动结构带动连接底架沿着弧形支架作弧形轨迹传动，再通过轴向伸缩驱动单元驱动钻挖单元进行钻土取土，直接挖出弧形的。利用本发明的挖土工具不仅可以大大加快施工的进度，缩短施工周期，而且可以直接钻出弧形的隧道槽洞，减少了后续人工处理的工序，减少了人力物力的耗费，避免了由于人工处理带来的安全风险。
附图说明
图1为本发明挖土工具的主视图；
图2为本发明挖土工具的左视图；
图3为图1中A界面的剖视图；
图4为连接块的结构示意图；
其中，1-弧形支架，2-连接板，3-固定板，4-液压缸，5-滑动轨道，6-连接块，7-电机，8-钻头，9-底板，10-链条，11-减速机，12-传动链轮，13-从动导向链轮，14-连接轴，15-轴孔，16-底梁。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步地解释说明，但本发明并不限于以下说明的实施方式。
参见图1，本发明的挖土工具在底梁16的上端固定连接有弧形支架1，参见图3，弧形支架1上设有链条槽，链条槽的宽度范围为0.1～0.3m，在链条槽内嵌有链条10，链条10的宽度范围为0.08～0.28m，在底梁16的上方设置有减速机11，减速机11通过传动轴14与设在传动轴14两端的传动链轮12连接，传动链轮12通过与链条10啮合进而与设在链条10转向点处的从动导向链轮13连接并驱动从动导向链轮13和链条10转动。
链条10通过连接板2与连接底架固定，参见图2，连接底架由底板9、固定板3及滑动轨道5构成，连接板2与底板9固定连接，底板9通过设在两端的固定板3与滑动轨道5连接，滑动轨道5的一端设置有轴向伸缩驱动单元，轴向伸缩驱动单元由液压缸4、伸缩杆及连接块6构成，液压缸4通过伸缩杆与连接块6连接，参见图4，连接块6上设有轴孔15，且连接块6通过轴孔15与滑动轨道5连接，连接块6上固定连接有钻挖单元，钻挖单元由电机7及连接在电机7上的钻头8构成，钻挖机构可以通过滑动块6在滑动轨道5上的滑动从而控制钻进槽洞的深度，钻头8钻出槽洞的深度范围为0.8～1m。
实施例1
本实施例中弧形支架1为拱形，弧形支架1链条槽的宽度为0.1m，与链条槽相嵌的链条10的宽度为0.08m，钻头8钻出槽洞的深度为0.8m。
本实施例的用于暗挖隧道的挖土工具进行暗挖隧道的挖土方法，其步骤为：
1)将底梁6移动至距离隧道的掌子面1m，使弧形支架1与隧道的掌子面平行，并让钻挖单元上的钻头8正对隧道的掌子面；
2)传动机构工作，减速机11通过传动轴14带动传动链轮12转动，传动链轮12带动链条10和从动导向链轮13转动，链条10进而通过连接底架从而带动轴向伸缩驱动单元和钻挖单元沿着弧形支架1的弧形轨道移动；
3)轴向伸缩驱动单元带动钻挖单元工作，轴向伸缩驱动单元通过连接块6在滑动轨道5上滑动从而带动钻挖单元沿着轴向行进，同时，钻挖单元驱动钻头8转动，进行挖土取土作业；
4)重复步骤2)和步骤3)，钻挖单元挖土取土作业的同时连接底架在链条10的带动下沿着弧形支架1的弧形轨道移动，进而钻成与弧形支架1弧形轨迹一致的弧形槽洞；
5)弧形槽洞内的土体通过挖掘机采挖取出，完成隧道的暗挖。
实施例2
本实施例中弧形支架1为拱形，弧形支架1链条槽的宽度为0.3m，与链条槽相嵌的链条的宽度为0.28m，钻头8钻出槽洞的深度为1m。
本实施例的用于暗挖隧道的挖土工具进行暗挖隧道的挖土方法，其步骤为：
1)将底梁6移动至距离隧道的掌子面1.2m，使弧形支架1与隧道的掌子面平行，并让钻挖单元上的钻头8正对隧道的掌子面；
2)传动机构工作，减速机11通过传动轴14带动传动链轮12转动，传动链轮12带动链条10和从动导向链轮13转动，链条10进而通过连接底架从而带动轴向伸缩驱动单元和钻挖单元沿着弧形支架1的弧形轨道移动；
3)轴向伸缩驱动单元带动钻挖单元工作，轴向伸缩驱动单元上的液压缸4通过控制连接块6在滑动轨道5上进行滑动，从而带动钻挖单元沿着轴向行进，同时，钻挖单元上的电机7驱动钻头8转动，进行挖土取土作业；
4)重复步骤2)和步骤3)，钻挖单元挖土取土作业的同时连接底架在链条10的带动下沿着弧形支架1的弧形轨道移动，进而钻成与弧形支架1弧形轨迹一致的弧形槽洞；5)弧形槽洞内的土体通过人工采挖取出，完成隧道的暗挖。
Claims (10)
1.一种用于暗挖隧道的挖土工具，包括底梁(16)，其特征在于，所述底梁(16)的两侧分别设置弧形支架(1)，所述弧形支架(1)与隧道的掌子面平行，两个弧形支架(1)上设置有可沿弧形支架(1)作弧形轨迹传动的深度钻孔机构，深度钻孔机构在通过与弧形支架(1)连接的传动机构的驱动下沿着弧形支架(1)作弧形轨迹移动，钻出弧形槽洞。
2.如权利要求1所述的用于暗挖隧道的挖土工具，其特征在于，所述传动机构包括减速机(11)、连接轴(14)、传动链轮(12)、从动导向链轮(13)及链条(10)，所述减速机(11)的输出端通过连接轴(14)与传动链轮(12)连接并驱动传动链轮(12)转动，所述传动链轮(12)分别设置在连接轴(14)的两端；所述传动链轮(12)与环绕在弧形支架(1)上的链条(10)啮合，所述链条(10)的转向点处设置有从动导向链轮(13)，所述从动导向链轮(13)通过链条(10)与传动链轮(12)连接。
3.如权利要求2所述的用于暗挖隧道的挖土工具，其特征在于，所述弧形支架(1)为拱形且在弧形支架(1)上设有链条槽，所述链条(10)嵌入链条槽内。
4.如权利要求2所述的用于暗挖隧道的挖土工具，其特征在于，所述深度钻孔机构包括连接底架、轴向伸缩驱动单元及钻挖单元，所述连接底架与链条(10)连接并通过链条(10)的带动沿着弧形支架(1)作弧形轨迹移动，所述轴向伸缩驱动单元的输出端与钻挖单元连接，且轴向伸缩驱动单元与钻挖单元固定在连接底架上。
5.如权利要求4所述的用于暗挖隧道的挖土工具，其特征在于，所述轴向伸缩驱动单元包括轴向动力源、伸缩轴及连接块(6)，所述轴向动力源通过伸缩轴与连接块(6)连接，所述连接块(6)上开设有轴孔(15)。
6.如权利要求5所述的用于暗挖隧道的挖土工具，其特征在于，所述轴向伸缩驱动单元还包括滑动轨道(5)，所述滑动轨道(5)通过连接块(6)上的轴孔(15)与连接块(6)连接。
7.如权利要求5所述的用于暗挖隧道的挖土工具，其特征在于，所述钻挖单元包括钻挖动力源和钻头(8)，所述钻挖动力源固定在连接块(6)上，所述钻头(8)设置在钻挖动力源的动力输出端并通过钻挖动力源的驱动进行挖土作业。
8.一种利用权利要求1所述的用于暗挖隧道的挖土工具实现暗挖隧道的挖土方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将底梁(16)移动至隧道的掌子面附近使弧形支架(1)与掌子面平行，深度钻孔机构的钻头正对掌子面；
2)传动机构工作，深度钻孔机构沿着弧形支架(1)的弧形轨道移动；
3)深度钻孔机构工作，通过深度钻孔机构的轴向行进调整钻头(8)的钻进深度，再利用钻头转动钻土取土；
4)重复步骤2)和步骤3)，深度钻孔机构钻土取土的同时由传动机构驱动沿着弧形支架(1)的弧形轨道移动，进而钻成与弧形支架(1)弧形轨迹一致的弧形槽洞；
5)弧形槽洞内的土体再通过人工或者机械挖掘的方式采挖取出，完成隧道的暗挖。
9.如权利要求8所述的暗挖隧道的挖土方法，其特征在于，所述步骤2)具体为减速机(11)通过传动轴(14)带动传动链轮(12)转动，传动链轮(12)带动链条(10)和从动导向链轮(13)转动，链条(10)进而通过连接底架带动轴向伸缩驱动单元和钻挖单元沿着弧形支架(1)的弧形轨道移动。
10.如权利要求8所述的暗挖隧道的挖土方法，其特征在于，所述步骤3)具体为轴向伸缩驱动单元通过控制连接块(6)在滑动轨道(5)上滑动，进而钻挖单元上钻头(8)在掌子面上进行钻进，完成挖土取土。
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| CN201910718364.6A CN110454183A (zh) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | 一种用于暗挖隧道的挖土工具及其挖土方法 |
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| CN110454183A true CN110454183A (zh) | 2019-11-15 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110924972A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-03-27 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种硬岩隧道施工工法 |
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2019
- 2019-08-05 CN CN201910718364.6A patent/CN110454183A/zh active Pending
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